包裹在石墨烯中的纳米金刚石将摩擦降低到几乎为零

来自阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的科学家们探索了可以大幅度减少两个固体表面之间摩擦的条件，并提出了将石墨烯和微观金刚石结合使用的方法。同时，钻石可作为轴承中球的类似物，从而将摩擦降低到几乎为零。

在我们的世界中，到处都有摩擦。乍一看，光滑的表面包含微小的不规则性，这些不规则性彼此紧贴，抵消了接触物体的运动。在技​​术上，为了减少能量损失并防止运动部件磨损，使用了润滑剂-有时是液体，有时是粘稠的。特别地，石墨油脂具有良好的润滑性能。

在微观世界中，在彼此接触的理想小平面上，由于原子的相互影响而产生摩擦。例如，在同一个石墨中，表面由丘陵和凹陷组成，非常类似于蛋盒。如果将两个接触面对齐，它们将自由滑动。如果其中一个稍微转动一点，则会出现连接，摩擦会急剧增加。

如果两个晶体表面具有彼此“不兼容”的不同晶体结构，则它们之间的摩擦应该很小。研究人员在物理学家兼科学博士Anirudha Sumant的指导下做出了这样的假设。

科学家测量了石墨烯与类金刚石碳之间的摩擦力。第一个石墨烯是平坦的二维表面，因此显示出低摩擦。后者是类金刚石碳（DLC），是类似于碳的无定形物质，但它具有金刚石晶体的某些特性。它用作各种工具和设备的涂层。 DLC涂层具有强度，耐水性和降低的摩擦等性能。

在实验中，发现两种材料之间的摩擦力变化不均匀。在研究了发生的情况之后，科学家发现石墨烯会卷成小卷，这些小卷在表面之间滚动，有时就像轴承中的球一样，减少了摩擦。然后，实验者想到通过在表面之间添加小钻石来增强这种效果。



金刚石的性质使得有可能获得非常小的颗粒，其实际上是纳米级的。实验的结果使科学家们放心-围绕纳米金刚石包裹的石墨烯纳米转子颗粒提供了稳定的支承效果，并导致摩擦几乎完全消失。第一次，有可能在两种不是完美的微观表面且没有任何缺陷的材料之间实现超滑。

研究这种现象的性质后，科学家发现高湿度（高于30％的相对湿度）几乎没有影响。显然，到达表面之间的水蒸气有助于它们相互吸引。但是，这种效果可能会在微电子，航天工业和其他可以控制环境状态的领域中得到有益的应用。